(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燻し瓦製造用の燻化ボックスの天井部内面に、外管がセラミックス管、内管が金属管であって、内管を通じて外管の先端部に吹き込まれた冷却空気を外管の内部を通じて返流させ、外部に排気する二重構造の冷却パイプを設置したことを特徴とする燻化ボックスの間接冷却装置。
【請求項２】
外管を構成するセラミックスが、Ｓｉを含浸させたＳｉＣであり、内管を構成する金属がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１記載の燻化ボックスの間接冷却装置。
【請求項３】
二重構造の冷却パイプが直管状であって、燻化ボックスの天井部内面に両側から対向配置されていることを特徴とする請求項１記載の燻化ボックスの間接冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燻し瓦製造用の燻化ボックスの内部を燻化剤の打ち込み後に冷却するための燻化ボックスの間接冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネル炉を利用した燻し瓦製造工程においては、焼成炉から出た直後の９００〜１０００℃程度の高温の瓦が積載された台車上に燻化ボックスを被せ、その内部にＬＰＧやＬＮＧなどの燻化ガスを打ち込み、炭化水素を熱分解させて瓦表面に炭素膜を形成させる燻化が行なわれる（非特許文献１）。このようにして瓦表面に形成された炭素膜は高温状態において空気と接触すると燃焼してしまい、良好な燻し瓦が得られなくなるので、燻化ボックスの内部に燻化ガスに続いて不活性ガスなどを打ち込んで空気を遮断しながら冷却されている。
【０００３】
従来、燻化ガス打ち込み後の冷却は、例えば特許文献１に示されるように燻化ボックスを被せた台車を冷却ラインに引き出し、長時間を掛けて自然冷却に近い形で行なわれていた。しかしそのような冷却方法では多数の台車および燻化ボックスを必要とするうえ、生産能率が上がらないため、最近では燻化ボックスの内面を強制冷却することが行なわれている。
【０００４】
この冷却は、燻化ボックスの内部に冷却空気が入らないように間接冷却パイプを用いて行なわれる。使用されるパイプの材質は、熱衝撃に有効なステンレス管を使用している。ところが１〜２年を経過するとステンレス製の冷却パイプの酸化が著しく、空気漏れの危険性が生ずるため、新品との交換を行なわねばならなかった。その理由は本発明者の推測によれば、燻化ガス中の炭化水素が冷却パイプの表面にも付着し、酸素の有無に関係なく反応が進行してステンレス表面の耐腐食性皮膜を破壊し酸化反応を進行しているものと思われる。
【０００５】
この結果、燻化ボックスのメンテナンスコストが増加するうえに、冷却パイプの交換期間中は燻し瓦の生産ができなくなるという問題を引き起こしていた。またステンレス表面で発生した酸化物が燻化ボックスの内部に飛散し、瓦の表面に付着して錆不良と呼ばれる製品不良となる問題があった。
【非特許文献１】「粘土瓦ハンドブック」（技報堂出版）田中稔著、３６８頁
【特許文献１】特開平７−２４２３２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解決し、長期間使用しても間接冷却パイプの損傷が少なく、酸化物による錆不良を発生させることがなく、しかも冷却効率よく燻化ボックスの内部を冷却することができる燻化ボックスの間接冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明の燻化ボックスの間接冷却装置は、燻し瓦製造用の燻化ボックスの天井部内面に、外管がセラミックス管、内管が金属管であって、内管を通じて外管の先端部に吹き込まれた冷却空気を外管の内部を通じて返流させ、外部に排気する二重構造の冷却パイプを設置したことを特徴とするものである。
【０００８】
なお請求項２のように、外管を構成するセラミックスが、Ｓｉを含浸させたＳｉＣであり、内管を構成する金属がステンレス鋼であることが好ましく、また請求項３のように、二重構造の冷却パイプが直管状であって、燻化ボックスの天井部内面に両側から対向配置されている構造とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の燻化ボックスの間接冷却装置は、外管がセラミックス管、内管が金属管である二重構造の冷却パイプを燻化ボックスの天井部内面に配置したものである。このため燻化ガス中の炭化水素が冷却パイプの表面に付着しても劣化しにくく、特に請求項２のように外管を構成するセラミックスがＳｉを含浸させたＳｉＣとしておけば、加熱によって表面に薄いＳｉＯ2被膜が形成され、この被膜は損傷しても加熱により自動的に再生されるので、冷却パイプの劣化が進行しない。このため従来のような酸化物による錆不良を発生させることがない。
【００１０】
また内管を通じて吹き込まれた冷却空気は、内管の先端から外管を介して返流し外部に排気されるようになっているので、燻化ボックスの内部に空気が侵入することはなく、瓦表面の炭素被膜が酸化されることはない。しかも冷却パイプを天井部内面に配置したので、燻化ボックス内部の高温雰囲気を効率よく冷却することができ、燻し瓦の生産速度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の実施形態を示す燻化ボックスの縦断面図、図２は燻化ボックスの天井部分の水平断面図である。燻化ボックス１自体は従来と同様に下面が開口したボックス状のもので、図１に示されるようにトンネル炉の内部を走行する台車２に被せられるものである。台車２上には、焼成用冶具４に支持された瓦Ｗが搭載されている。
【００１２】
図示されていないが、燻化ボックス１の下端５と台車２との間には、公知のシール構造を設けておく。また図示されていないが、燻化ボックス１には燻化ガスを打ち込むための配管が設けられており、多数のノズルから燻化ボックス１の内部に燻化ガスを分散させて均一に供給できるようになっている。これらの構造は周知であり、かつ本発明の要部ではないため説明を省略する。
【００１３】
燻化ボックス１の天井部内面には、冷却パイプ６が吊具７によってほぼ水平に支持されている。図３に拡大して示したように、冷却パイプ６は外管８がセラミックス管、内管９が金属管からなるもので、内管９は穴開きのスペーサ１０によって外管８の中心に保持されている。また外管８の基部はフランジ１１によって燻化ボックス１の壁面１２に固定され、内管９の基部はそれよりも外側に突出して圧縮空気の受け入れ部１３となっている。外管８の基部と内管９の基部との間には環状の開口が形成され、圧縮空気を排気できるようになっている。外管８の先端は封止されており、内管９の先端は開口しているが外管８の先端内面よりもやや離れた位置にある。
【００１４】
外管８を構成するセラミックスの材質は、耐熱性と強度に優れるうえに、燻化ガス中の炭化水素による侵食をうけにくいＳｉを含浸させたＳｉＣであることが好ましい。この材料はＳｉＣ粒子の間隙をＳｉが埋めているために緻密質であって高温強度が非常に大きい。また前記したように加熱されると表面に薄いＳｉＯ2被膜が形成され、この被膜は損傷しても加熱により自動的に再生されるので、燻化ガス中の炭化水素と接触しても冷却パイプの劣化が進行しない。
【００１５】
しかもこのＳｉ−ＳｉＣは熱伝導性に優れるため、その内部に冷却空気を流すと壁面を介して燻化ボックス１の内部雰囲気との熱交換が効率的に行なわれる。具体的には、３５０℃における熱伝導性は０．２３（cal/sec.cm.℃）であり、ステンレス管の熱伝導性は０．０３４（cal/sec.cm.℃）であるから、６倍以上の熱伝導性を持つ。
【００１６】
内管９は耐熱性に優れた金属で製作することが好ましい。セラミック製とすることも可能であるが、冷却空気が吹き込まれる内管９は外管８に比較して要求される耐熱性が低いため、安価な金属製とすることが好ましい。またインコネル（登録商標）のような特殊な耐熱金属を使用することも不可能ではないが、コスト面からステンレス製とすることが好ましい。
【００１７】
上記のような二重構造の冷却パイプ６は、図示のような直管状とすることが、特に外管８を構成するセラミックパイプを成形し易いので好ましい。Ｕ字状のセラミックパイプなども屈曲部を接合すれば製作可能であるが、長期間使用すると接合部に繰り返し熱応力が作用して割れる危険性があるためあまり好ましくない。特にＳｉ−ＳｉＣ製の場合にはこの傾向が顕著である。なお最近では燻化ボックス１が大型化しており、対向する側壁間の距離がセラミックパイプの成形可能な距離を越えることもある。その場合には図示のように、燻化ボックス１の天井部内面に両側から対向配置することが好ましい。このような構造とすれば燻化ボックス１の中心部まで均一な冷却が可能となる。
【００１８】
このように構成された冷却パイプ６を備えた燻化ボックス１は、従来と同様に焼成直後の瓦を搭載した台車２に被せられる。このとき燻化ボックス１の内部温度は例えば９００〜１０００℃程度となる。なおこの温度自体は瓦の産地によって瓦生地が異なるため、様々である。これとほぼ同時に燻化ガスが打ち込まれる。燻化ガス中の炭化水素の熱分解による燻化反応は短時間内に急速に進行し、燻化ボックス内部の圧力が低下するため、引き続いて窒素ガスなどの不活性ガスの打ち込みが行われ、内圧はプラス圧に維持される。
【００１９】
また燻化反応の直後から、冷却パイプ６の内管９の先端の圧縮空気の受け入れ部から、図示しないが公知の冷却空気供給用ノズルによって冷却空気が供給される。冷却空気は冷却パイプ６の内管９の内部を通って外管８の先端部に吹き込まれ、図示のように外管８の内部を通じて返流し、外管８の基部と内管９の基部との間の環状の開口から外部に排気される。この間に外管８の管壁を介して燻化ボックス１の内部雰囲気を間接冷却する。冷却速度は冷却風量によって自由に制御可能である。冷却は最も高温の天井部において行われるので、効率よくかつ均等な冷却が可能となる。
【００２０】
このようにして炭化被膜が酸化されるおそれのない４００℃以下にまで冷却したのちに燻化ボックス１を取り外す。冷却パイプ６による間接冷却のため、冷却空気が燻化ボックス１の内部に入ることはなく、かつ不活性ガスの打ち込みにより内圧はプラス圧に維持されているので、外気が侵入することもない。なお外管８を熱伝導性に優れるＳｉ−ＳｉＣ製とすれば、優れた冷却効率が達成できる。
【００２１】
上記に示したように燻化ボックス１は１０００℃程度の高温と室温との間の昇温と降温とを繰り返し、冷却パイプ６には大きな熱的負荷が発生する。しかし本発明においては、冷却パイプ６として外管８がセラミックス管、内管９が金属管からなる二重構造の冷却パイプ６を使用したため、熱応力による破損や変形のおそれがない。特に実施形態のように片持ち支持構造とすれば、自由な熱膨張が可能となるので有利である。
【００２２】
また燻化工程においては、冷却パイプ６の表面に燻化ガス中の炭化水素が付着するが、本発明では冷却パイプ６の外管８をセラミックス管としたので、従来のステンレス管を使用した場合のような劣化は生じない。特に冷却パイプ６の外管８をＳｉ−ＳｉＣ製とすれば材質が緻密であるうえ、加熱によって耐食性のシリカ皮膜が自然に形成されるので、長期間使用してもほとんど劣化は認められない。このため冷却パイプ６の交換が不要となり、メンテナンスコストを引き下げることが可能となる。また本発明によれば、従来のステンレス管のような酸化物による錆不良を発生させることがない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態を示す燻化ボックスの縦断面図である。
【図２】燻化ボックスの天井部分の水平断面図である。
【図３】冷却パイプの拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  燻化ボックス
２  台車
４  焼成用冶具
５  燻化ボックスの下端
６  冷却パイプ
７  吊具
８  外管
９  内管
１０  スペーサ
１１  フランジ
１２  燻化ボックスの壁面
１３  圧縮空気の受け入れ部
【図１】
0005376621.tif 000002
【図２】
0005376621.tif 000003
【図３】
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